Per què la coberta de neu en descens pot indicar un major dany ambiental

El canvi climàtic sovint evoca imatges de calor, sequera i huracans. Però, segons l’últim National Climate Assessment d’Estats Units, publicat el 23 de novembre de 2018, els hiverns s’han escalfat tres vegades més ràpid que els estius del nord-est dels últims anys. Aquests canvis també produeixen efectes significatius.

Històricament, més del 50% de l’hemisferi nord té cobertes de neu a l’hivern. Ara les temperatures més càlides redueixen la profunditat i la durada de la coberta de neu d’hivern. Moltes persones assumeixen que l’hivern és un temps latent per als organismes en climes freds, però que dècades d’investigació mostren que les condicions del clima hivernal, especialment la neu, són importants reguladors de la salut dels ecosistemes i organismes forestals que hi viuen.

En particular, la nostra feina durant la darrera dècada mostra que la disminució de la cobertura de neu pot perjudicar la salut dels arbres i reduir la capacitat dels boscos de filtrar aire i aigua. El nostre últim estudi descobreix que el escalfament continuat de l’hivern podria reduir notablement la cobertura de neu al nord-est dels Estats Units, causant grans descensos del creixement dels arbres i de l’emmagatzematge de carboni forestal.

Neu com a manta

Estudiem els boscos de fustes septentrionals, que estan dominats per l’arce de sucre, el bedoll groc i els faigs americans i abasten 85.000 quilòmetres quadrats, des de Minnesota i el sud-oest del Canadà fins a les províncies marítimes canadenques i al nord-est dels Estats Units. Aquests boscos són famosos pels seus colors vibrants de la caiguda. Generen ingressos mitjançant l’atracció de turistes, excursionistes, caçadors i acampadors, i donen suport a les indústries del fusta i del xarop d’arce. També proporcionen importants serveis ecològics, com ara emmagatzemar carboni i mantenir l'aigua i la qualitat de l'aire.

Quan l’hivern entra en aquesta regió, amb les temperatures que sovint es submergeixen molt per sota de la congelació, totes les espècies necessiten aïllament per fer front. Les arrels dels arbres i els organismes del sòl com els insectes es basen en una capa de neu profunda per protegir-se del fred: una manta literal de neu. Fins i tot a temperatures baixes de zero, si la neu és prou profunda, els sòls poden romandre descongelats.

Sis dècades d’investigació de la selva experimental Hubbard Brook a New Hampshire, un dels estudis amb més llarga durada en qualsevol lloc, mostren que la capa de neu d’hivern està disminuint. Les investigacions dutes a terme per altres estudiosos indiquen que si aquesta tendència continua, augmentarà la probabilitat de cicles de congelació i descongelació del sòl, amb efectes nocius sobre la salut dels boscos.

Per què els boscos del nord necessiten neu

Durant més de 10 anys, hem manipulat la motxilla d'hivern a Hubbard Brook per estudiar els efectes del canvi climàtic projectat en els boscos de fustes del nord. A principis d’hivern, ens dirigim a l’aire lliure després de cada nevada per treure la neu de les nostres parcel·les experimentals. A continuació, analitzem com perdre aquesta capa aïllant afecta els arbres i el sòl.

Hem trobat que a les parcel·les en què eliminem la neu, la gelada penetra un peu o més cap avall al sòl, mentre que rarament s'estén més de dues polzades de profunditat a les parcel·les de referència properes amb un paquet de neu inalterat. I de la mateixa manera que els cicles de congelació i descongelació generen sots als carrers de les ciutats, la congelació del sòl es fa i mata les arrels dels arbres i danya a aquells que sobreviuen.

Aquest dany de les arrels provoca una cascada de respostes ecològiques. Les arrels mortes es descomponen i estimulen les pèrdues de diòxid de carboni del sòl. Els arbres ocupen menys nutrients del sòl, acumulen l'element tòxic d'alumini a les seves fulles i produeixen menys creixement de la branca. El nitrogen, un nutrient clau, pot rentar-se dels sòls. Les comunitats d'insectes del sòl es tornen menys abundants i diverses.

El descens de la neu afecta el creixement dels arbres

En el nostre article més recent, els nostres models climàtics i hidrològics mostren que l'àrea de boscos al nord-est dels Estats Units que rep la manta de neu aïllada de l'hivern podria disminuir un 95 per cent per a l'any 2100. Avui, 33.000 quilòmetres quadrats de boscos al nord de Nova York i New. Anglaterra sol tenir una capa de neu durant diversos mesos a l'hivern. Cap a l'any 2100, aquesta zona podria reduir-se fins a un pegat menor de 2.000 milles quadrades: aproximadament una cinquena part de la mida de Vermont.

Aquesta disminució, sens dubte, farà mal a les indústries de l’esquí i la motos de neu i exposarà els camins del nord-est a cicles de congelació i descongelació. També afectarà significativament el creixement dels arbres.

Per avaluar la relació entre la capa de neu i el creixement dels arbres, es va utilitzar una broca especialitzada anomenada perforadora per eliminar nuclis de fusta de mida palla de múltiples tiges d’arce de sucre. Cadascun d’aquests arbres va experimentar una màquina de neu d'hivern natural o cinc anys consecutius en els quals vam eliminar la capa de neu d'hora d'hivern. Quan netejem els nuclis i els vam veure sota un microscopi, van revelar anells de creixement anuals que podríem utilitzar per entendre com cada arbre va respondre al seu entorn.

En tan sols els dos primers anys, les nostres anàlisis van mostrar una disminució del 40 per cent en el creixement del maple de sucre a partir de parcel·les sense mampara de neu. Les taxes de creixement es van mantenir deprimides del 40 al 55% en els propers tres anys. En canvi, no es va produir una disminució del creixement dels arbres d’art de sucre en les nostres parcel·les de referència on les arrels d’arbres coberts de neu a mitjan hivern. Aquests resultats són comparables a la mortalitat de les arrels que altres investigadors van observar en un experiment anterior de remoció de neu al rierol Hubbard.

Al rierol Hubbard, els aurons de sucre poden representar més de la meitat de l’acumulació anual de biomassa forestal. En conseqüència, els canvis en el clima que redueixen la capa de neu a l'hivern i augmenten la congelació del sòl podrien reduir les taxes de creixement forestal a la regió del bosc de parcel·les de fustes del nord un 20 per cent, a través dels seus impactes en aquests arbres. Però sabem que el bedoll groc també pateix danys a les arrels en resposta a la congelació del sòl, de manera que és probable que la nostra estimació de canvis en el creixement sencer del bosc sigui baixa.

Les temperatures de la temporada de creixement més càlides podrien compensar almenys parcialment aquest dany estimant les taxes de creixement dels arbres, com suggereixen algunes investigacions? S'ha fet molt poca feina per entendre com els boscos de les regions cobertes de neu estacionals respondran als efectes interactius del canvi climàtic durant les temporades. Per ajudar a omplir aquest buit, vam establir l’experiment sobre el canvi climàtic a les temporades a Hubbard Brook el 2013.

En aquest projecte, utilitzem cables de calefacció enterrats per escalfar sòls forestals de 9 graus centígrads (5 graus centígrads) durant la temporada de neu d'abril a novembre. A l’hivern, utilitzem una combinació d’escalfament amb cables de calefacció enterrats i pala de neu per induir cicles de congelació i descongelació del sòl. Els nostres resultats mostren fins ara que els danys a les arrels i la reducció del creixement dels arbres causats pels cicles de congelació i descongelació del sòl d'hivern no es compensen amb l'escalfament del sòl durant la temporada de creixement.

La nostra feina mostra la freqüència que els canvis del clima hivernal obliguen a afectar als ecosistemes forestals. La pèrdua de la neu pot reduir el creixement dels boscos, el segrest del carboni i la retenció de nutrients, la qual cosa tindrà implicacions importants per al canvi climàtic i la qualitat de l'aire i l'aigua durant tot l'any.

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation per Andrew Reinmann i Pamela Templer. Llegiu l'article original aquí.